Innovazioni tecnologiche e impiantistiche per la produzione di formaggi: situazione attuale e prospettive

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1 Innovazioni tecnologiche e impiantistiche per la produzione di formaggi: situazione attuale e prospettive Francesco GENOVESE Università degli Studi della Basilicata Bisogni del settore Innovazioni tecnologiche che possano determinare: Massima igiene del processo Miglioramento della qualità del prodotto Recupero dei sottoprodotti Riduzione delle sostanze inquinanti e degli sprechi di risorse idriche ed energetiche Automazione 1

2 Igiene del processo/1 Qualunque sia la dimensione dell azienda, un obiettivo comune in tutte le fasi del processo risulta essere la perfetta sanificazione delle attrezzature e degli impianti Attualmente questa operazione, complementare al processo produttivo, richiede manodopera e importanti consumi di risorse idriche ed energetiche IL RUOLO DELL ACCIAIO INOX Igiene del processo: acciaio inox Gli acciai inossidabili austenitici X5CrNi18 10 [EN ] X2CrNiMo [EN ] meglio noti come AISI 304 ed AISI 316 L, si sono senz altro imposti come materiali di riferimento per la realizzazione di impianti e macchine nel settore lattiero-caseario, ma anche in altri settori dell industria alimentare. Le finiture superficiali dell acciaio inox influenzano notevolmente l adesione del prodotto e la formazione di incrostazioni. La finitura 2B è una delle finiture più diffuse nell industria alimentare ed è la base per successive finiture più lucide come ad esempio la lucida a specchio BA, molto diffusa nell industria lattiero-casearia. 2

3 Igiene del processo: acciaio inox ESEMPIO: lavaggio di un serbatoio del latte Lavaggio con getto d acqua a 50 C e 3,3 bar CONSUMI: circa 150 litri di acqua 30 minuti lavaggio serbatoio Altri 30 minuti per lavaggio telaio del passo d uomo inferiore ed altri 50 litri acqua Igiene del processo: impianti lavaggio CIP 1. consente di pulire e sanificare interi impianti di stoccaggio, d infustamento o di imbottigliamento, senza che questi debbano essere smontati 2. consentono di preparare, in automatico, le soluzioni di lavaggio e disinfezione, di effettuare il ciclo previsto e di verificare che detto ciclo sia stato effettivamente portato a termine VANTAGGI Risparmio di manodopera: il PLC gestisce automaticamente il ciclo impostato Risparmio di prodotti chimici: i dosaggi vengono effettuati automaticamente e controllati da un misuratore di conducibilità. Certezza del risultato 3

4 Igiene del processo: valvole di separazione flussi Applicazioni innovative per il recupero totale (efficienza 99%) di prodotti alimentari anche viscosi dalle tubazioni. Impiegate anche per il dosaggio soft di prodotti delicati o schiumogeni. Criteri igienico-sanitari Efficiente recupero del liquido residuo nelle tubazioni Separazione in sicurezza di differenti flussi di prodotto Particolare impiego nelle operazioni casearie: ricevimento e stoccaggio refrigerato del latte, trattamento termico, lavaggio degli impianti. Qualità del prodotto: trasferimento di prodotti delicati Latte Cagliata Yoghurt con pezzi di frutta Gusto Aspetto Consistenza Standard igienici avanzati Guarnizioni appositamente studiate per evitare problemi di ristagno Ridotto danneggiamento prodotto 4

5 Qualità del prodotto: ottimizzazione dello scambio termico Criteri igienico-sanitari Resistenza meccanica Reologia dei formulati e modelli fluidodinamici Qualità del prodotto: omogeneizzatori Trends attuali nel campo degli omogeneizzatori: 1. riduzione del rumore e della vibrazione degli omogeneizzatori 2. migliori performance del CIP 3. maggiore automazione 4. design ermetico Aumentare la stabilità e l'uniformità dell emulsione dei globuli di grasso nel latte, riducendo la grandezza dei globuli stessi. Diminuire la velocità di affioramento della panna. Ridurre la capacità di aggregazione dei globuli di grasso. Migliorare la dispersione del grasso e aumentare la digeribilità del latte. 5

6 Qualità del prodotto: analisi in tempo reale Recupero sottoprodotti: tecnologie a membrana 6

7 Tecnologie a membrana: microfiltrazione Latte destinato alla caseificazione La tecnologia è in grado di ridurre il contenuto naturale di spore anaerobiche nel latte (clostridi) responsabili di gonfiori dovuti alla produzione di gas nel formaggio Igienizzazione della salamoia Lo smaltimento della salamoia è normalmente molto costoso Elevate quantità di microrganismi indesiderati (lattobacilli, micrococchi, patogeni, lieviti e muffe) che influiscono negativamente la qualità del prodotto finale Con membrane ceramiche (0,8-1,4um) si può rimuovere fino al 99.9% dei batteri, 100% di lieviti e muffe e solo il 6.5% di calcio e 2-3% di materia azotata (T= 20 C; portata 600 l/hm2) SVANTAGGIO: costo delle membrane Tetra Alcross Bactocatch Tetrapak 1. Standardizzazione della caseina nel latte per i formaggi 2. Produzione di caseina Tecnologie a membrana: ultrafiltrazione Latte destinato alla caseificazione Pre-concentrazione del latte per la produzione di formaggi secondo metodi tradizionali (standardizzazione delle proteine e della qualità dei formaggi) Concentrazione delle proteine del siero (dolce o acido) con produzione di lattosio per altri scopi Produzione di formaggi freschi ( white cheese ) con concentrazione del latte 34-40%, pastorizzazione del concentrato, aggiunta dello starter, caglio e sale. Incremento della resa del 20% rispetto ai metodi tradizionali. Produzione di prodotti fermentati (quark, Cottage Cheese, Fromage Frais, Cream Cheese) con incremento della resa e riduzione del quantitativo di siero acido 7

8 Riduzione dell energia: il caso della stagionatura dei prodotti lattiero caseari 1. POMPA CALORE sistema climatico denominato "Compressor System" applicato per il controllo della temperatura e umidità relativa. Questo sistema brevettato permette in realtà, con il solo compressore frigorifero, di riscaldare, deumidificare, refrigerare, umidificare, sbrinare, senza l'aiuto di altre fonti di energia come negli impianti tradizionali, che necessitano del riscaldamento primario con acqua calda o resistenze termiche. 2. Sistema ENERGAID basato sul principio di un isolamento termico spinto di natura ATTIVO. È un classico sistema di isolamento termico a cappotto costituito da pannelli prefabbricati da applicare alle superfici disperdenti. All interno dell isolante è collocato un sistema di tubazioni nel quale far circolare acqua a bassa temperatura (max 20 C d inverno e minima 19 C d estate). Recupero di energia: conversione energetica dei sottoprodotti del caseificio Materiale disponibile Siero di latte acido Siero di latte fresco Latticello Letame bovino Silomais Resa teorica in biogas 30 mc/t 28 mc/t 55 mc/t 80 mc/t solidi volatili 155 mc/t 8

9 Automazione Impiego di un complesso sistema di gestione e controllo che sovraintende e coordina tutto il processo produttivo, dallo stoccaggio del latte crudo alla pastorizzazione, passando dall elaborazione del siero alla lavorazione della cagliata, fino alla pressatura del formaggio - Stoccaggio latte crudo - Stoccaggio latte pastorizzato - Pastorizzatore latte e acqua - Polivalenti - Impianto siero - Impianto CIP ("CLEAN IN PLACE") - Impianto acqua di processo Inoltre è possibile integrare nella comunicazione e nello scambio dati: - Impianto di lavorazione cagliata - Salamoia - Impianto di pressatura formaggio Prospettive future Sostenibilità dei processi Ridurre gli sprechi, recuperare i sottoprodotti Recupero termico dagli impianti Depurazione delle acque e risparmio idrico Implementazione di piattaforme per la supervisione dell intero impianto (gestione manutenzione impianti, personale, flotte automezzi, statistiche, turni personale, etc) La sfida è far andare di pari passo le nuove tecnologie con la tradizione casearia italiana e il rispetto dei parametri organolettici e il rispetto dell ambiente 9

10 Francesco GENOVESE Università degli Studi della Basilicata 10